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第一章绪论 凡是因建筑物荷载作用而产生应力与变形的岩石体，统称为地基。 将建筑物荷载传递给地基的地下结构部分称为基础。 地基 覆盖层：位于持力层以下的所有地层； 持力层：直接承托基础底面的地层； 下卧层：位于持力层以下的地层软弱下卧层/刚性下卧层 地基应满足的两个基本要求： 1. 满足地基的强度和稳定性要求 作用于地基上的荷载不超过地基承载力，并有足够的安全储备； 2. 满足地基的变形要求 地基的变形不超过地基的容许变形值。 基础设计的基本原则： 1. 防止地基土体剪切破坏和丧失稳定性方面，应具有足够的安全度； 2. 地基与基础的变形满足建筑物正常使用的允许要求； 3.基础应具有足够的强度、刚度和耐久性。 地基的主要作用：安全可靠地支承建筑物的全部荷载，保证其正常使用。 基础的作用：支承，扩散，传递 基础根据埋深不同可分为浅基础和深基础 1. 当基础埋深不大（一般小于 5M 或不大于基础底面宽度）时称为浅基础； 2.埋深较大，且需采用特殊方法和机具施工的基础称为深基础。 地基一般分为两类： 1.天然地基：未经处理直接支撑基础的地层； 2. 人工地基：经人工处理后支撑基础的地基 建筑物一般是由上部结构、基础和地基三部分组成。 第二章 浅基础 地基基础方案通常有天然地基上浅基础/人工地基上浅基础/深基础。 浅基础的设计内容归纳为地基设计和基础设计两大部分。 地基基础设计 1.等级划分为甲级、乙级和丙级 荷载取值 1. 按地基承载力确定基底面积，埋深，桩数：采用正常使用极限状态下荷载效应的标准组 合； 2. 计算地基变形：正常使用极限状态下荷载效应的准永久值组合； 3. 计算挡土墙压力，地基及斜坡稳定：承载能力极限状态下荷载效应的基本组合，但分项 系数均为 1； 4. 确定基础高度，计算基础内力，配筋：承载能力极限状态下荷载效应的基本组合，采用 相应的分项系数； 5.验算基础裂缝宽度：正常使用极限状态下荷载效应的标准组合。 基础的设计方法 1. 常规设计法：静力平衡法和倒梁法 不考虑地基、基础与上部结构的共同作用，把三者分离开来分别进行计算； 优点：计算简便，满足静力平衡条件； 缺点：忽略三者受荷后变形的连续性，不经济，不合理； 适用于：沉降较小或较均匀；基础刚度大。 2. 地基上梁的计算法 仅考虑地基与基础的相互作用，而忽略上部结构刚度的影响； 以静力平衡条件和变形协调条件为基础。 无筋扩展基础 由于无筋扩展基础所用的材料抗拉、 抗剪强度较差， 设计时为了防止基础的弯曲破坏保证基 础内的拉应力与剪应力不超过其相应的材料强度设计值， 通常是用基础构造的限制来实现的， 基础的每个台阶的宽度与其高度之比不得超过基础台阶高宽比的允许值，即 Ho （b-bo)/2tan 截面形状是矩形，为节省基础材料常做成锥形，为便于施工多做成阶梯型。 扩展基础 柱下钢筋混凝土独立基础了解 墙下钢筋混凝土条形基础 1. 如地基不均匀，为增强基础的整体性和抗弯能力，可采用有肋的条形基础； 这种基础的高度可以很小，故适宜于需要宽基浅埋的情况 基础埋深的影响因素： 1.建筑物本身的情况 建筑物的用途和结构类型； （若地基局部加深，应将地基做成台阶形，逐渐由浅过渡到深， 高宽比为 1：2，条件好的为 1：1） 作用在地基上的荷载大小与性质； 2.建筑物环境的条件 工程地质和水文地质条件； （地下水是考虑水文地质条件的主要因素) 地基土的冻融条件； 相邻建筑物基础埋深的影响 五种地基 i 自上而下都是良好的土层；基础应尽可能浅埋； ii 自上而下都是软弱土层；应考虑人工地基和深基础方案； iii 上部为软弱土层而下部为良好土层的地基；若上部软弱土层在 2m 以内，基础宜穿过软 弱土层置于下面良好土层上；若上部软弱土层在 2-4m,对于低层房屋考虑将基础放在上部软 弱土层上， 对于重要建筑物或带有地下室的房屋将地基置于下部良好的土层上； 若上部软弱 土层大于 4m，宜采用人工地基或深基础； iv 上部为良好土层而下部为软弱土层的地基；若上部良好土层为 2-4m，可视为“硬壳层” ， 基础应尽量浅埋而采用宽基浅埋的方案， 此时应对软弱下卧层进行承载力验算； 若上部良好 土层小于 2m，则按软弱土层考虑，应采用人工地基或深基础方案； v 若干层良好与软弱土层交替相间组合的地基。 基础的埋置深度，一般是指设计地面至基础底面之间的垂直距离。 确定基础的埋深，实质上是选择基础合适的持力层，即直接支承基础的土层或岩层 选择基础埋深的原则： 1. 在满足地基稳定和变形要求的条件下，基础应尽量浅埋； 2. 当上层地基的承载力大于下层土时， 宜利用上层土做持力层； （基础顶面一般至少低于设 计地面 0.1m） 3. 除岩石地基外，基础埋深不宜小于 0.5m； 4.高层建筑应具有足够的埋深来保持其稳定性。 解决不均匀沉降的措施： 1. 选择承载力大而变形小的地基作为持力层，采用桩基础或其他深基础； 2. 选用恰当有效的方法对软弱地基进行人工处理； 3. 从地基、基础和上部结构共同作用出发，在建筑、结构和施工方面采取以下措施： I 建筑措施 建筑的体型应力求简单； 设置沉降缝； 加强建筑物的整体刚度； （控制建筑物的长高比；合理布置纵、横墙） 恰当安排相邻建筑物基础间的间距； 调整建筑物各部分的标高； II 结构措施 减轻建筑物自重； 设置圈梁； 减小或调整基底附加压力； 截面形状常为梯形 加强基础的刚度； 选用适应不均匀沉降的的结构； III 施工措施 合理安排施工顺序； 基础周围不宜堆载； 保护基底的地基土； 防止施工的不利影响。 第三章连续基础 地基、基础和上部结构的相互影响 地基及基础的相互作用 P54 架越作用：基础能够跨越基底中部，把所承担的荷载相对集中地传至基底边缘的现象。 直线分布法 静定分析法与倒梁法的区别 静定分析法 P67 1. 没有考虑基础与上部结构的相互作用，基底正负弯矩分布不均匀； 2. 不利截面上的弯矩计算绝对值一般较大。 倒梁法 1.只考虑了柱间的局部弯曲，忽略了基础的整体弯曲； 2.柱位处弯矩和柱间最大弯矩较均衡，所得不利截面上的弯矩绝对值一般较小. 基底反力局部调整 原因：反力呈线性分布及视柱脚为不动铰支座与实际不符； 上部结构的整体刚度对基础整体弯矩有抑制作用； 导致：支座反力与相应的柱轴力相差较大； 调整方法：支反力与柱轴力之差作为荷载，重新计算。 弯矩调整 两边跨的跨中弯矩及第一内支座的弯矩值宜乘以 1.2 的增大系数。 补偿性基础：开挖基坑所移走的土体重量补偿（或替换）了建筑物（包括基础及其台阶上的 土重）的部分或全部重量。按这个原理进行的地基基础设计称为补偿性基础设计 基底实际平均压力 P（已扣除水的浮力） 基底平面处土的自重应力c 全补偿性基础设计P=c 超补偿性基础Pc 优点：可使基底附加应力大大减少，但仍存在沉降问题 第四章桩基础 桩是一种柱状细长构件，埋置于土中，将上部结构的荷载传递至稳定良好的岩土层。 桩基础是最常见的深基础形式， 桩周围土层提供的侧向阻力和桩端土层提供的端部阻力共同 平衡上部荷载，这就是桩基础区别于浅基础的重要特征。 桩基础可分为单桩基础和群桩基础两种；也可分为低承台桩基础和高承台桩基础。 桩的主要优点： 竖向承载力高； 沉降量小； 能承受一定的水平荷载和上拔荷载； 可提高地基基础的刚度，改变自振频率； 可提高建筑物的抗震能力 桩基础的设计原则： 单桩承受的荷载不超过单桩承载力特征值； 建筑桩基础的沉降变形计算值不应大于桩基沉降变形允许值； 坡地、岸边的桩基础应进行整体稳定性验算； 桩身和承台本身的承载力、变形和裂缝均应满足结构设计要求。 桩侧正摩阻力：桩受竖向荷载作用下，桩相对于桩侧土体作向下位移，土体对桩产生向上作 用的摩阻力； 桩侧负阻力：桩周土体因某种原因发生下沉，其沉降位移大于桩身相对点的向下位移时，在 桩侧表面出现的向下作用的摩阻力。 中性点：在 Ln 深度处，桩周土与桩截面沉降相等，无相对位移，其摩阻力为零，该点称为 中性点。P98 第五章 挡土墙 重力式挡土墙的选型 重力式挡土墙按墙背倾斜情况分为仰斜，垂直和俯斜三种。 仰斜式承受的土压力最小，做护坡时最合理； 垂直式和俯斜式用在填方地段，以便于施工和夯实； 山坡上建墙用直立式，因为俯斜墙身较高而入土浅，俯斜土压力较大。 为增强基底的抗滑稳定性，常将基底做成逆坡，一般采用 0.1：1（土坡）到 0.2:1（岩石), 此时岩土的承载力降低，因此将地基的承载力折减，按逆坡大小分别采用 0.9 和 0.8。 重力式挡土墙的构造重力式挡土墙的计算 P187 1. 基础埋置深度 （土质地基：最小埋深 0.5-0.8m；岩石地基：大于 0.3m） 2. 墙身构造 3. 排水措施 4. 回填土的选择 5. 沉降缝和伸缩缝 6. 挡土墙的材料要求 7. 挡土墙的砌筑质量 第八章 地基处理 地基处理方法选用原则： 安全适用/技术先进/经济合理/因地制宜/就地取材/确保质量/保护 环境/节约资源 1. 换填垫层法（常用作浅层地基的处理） 定义：挖去地表浅层软弱土层或不均匀土层，回填坚硬、较粗粒径的材料，并夯压密实，形 成垫层的地基处理方法。 基本原理： 提高地基的承载力； 减少地基的沉降量； 加速软土的排水固结； 防止地基土的冻胀； 消除黄土及膨胀土的湿陷性、胀缩性等。 适用于： 淤泥/淤泥质土/湿陷性黄土/素填土/杂填土地基/暗沟、 暗塘等浅层软弱地基/不均 匀地基 按材料分类：砂垫层/砂卵石垫层/碎石垫层/素土垫层/粉煤灰垫层/矿渣垫层 垫层是作为基础的持力层处理地基的。垫层的设计内容就是确定其断面的合理厚度和宽度。 P251 施工要点 垫层施工一般应分层铺填、分层压实、分层质量检验. 关键是必须保证达到设计要求的密实度； 材料的选择应因地适宜、合理可行； 基坑开挖时应避免坑底土层受扰动； 做好基坑排水。 2.预压法（解决两个问题：沉降问题和稳定问题） ：堆载预压法与真空预压法 定义：对地基进行堆载或真空预压，使地基土固结的地基处理方法。 基本原理：饱和软黏土地基在上部堆重或真空负压荷载作用下，孔隙水慢慢被排出，孔隙体 积逐渐减小，地基固结变形，同时随孔隙水压力逐渐减小，有效应力逐渐增加，地基土的强 度逐渐增长。 适用于：淤泥质土/淤泥/冲填土等饱和黏性土地基 真空预压法处理地基必须设置排水竖井 3.强夯法和强夯置换法 定义：强夯法反复将夯锤提到高处使其自由落下，给地基以冲击和振动能量，将地基土 夯实的地基处理方法； 强夯置换法将重锤提到高处使其自由落下形成夯坑， 并不断夯击坑内回填的砂石、 钢渣等硬粒料，使其形成密实的墩体的地基处理方法。 强夯法的基本原理：加密作用/液化作用/固结作用/时效作用 强夯法适用于：碎石土/砂土/低饱和度的粉土与黏性土/湿陷性黄土/素填土/杂填土等地基 4.复合地基 定义： 复合地基是由基体和增强体两部分组成， 共同承受上部结构荷载并协调变形的人工地 基。 （非均质和各向异性）区别于均质地基区别于桩基础 与桩基础的区别：复合地基属地基范畴，桩基属基础范畴。桩基中桩体直接与基础连接，复 合地基中竖向增强桩体不直接与基础连接，而是通过垫层过渡。 垫层的主要作用：排水；调整桩土的应力比，充分发挥桩间土的承载力。 工作机理：桩体作用/排水固结作用/挤密作用/加筋作用计算 P261 第九章 区域性土地基 1. 特殊土：具有特殊工程的土； 2. 特殊土的地理分布具有区域性，也称区域性特殊土； 3. 软土地基 定义：天然孔隙比大于或等于 1.0 且天然含水量大于液限的细粒土。 （淤泥，泥炭，淤泥质 土，泥炭质土） 成因：滨海沉积/湖泊沉积/河滩沉积/沼泽沉积 分布：沿海地区/内陆平原/山间洼地 工程性质：低透水性/高压缩性/低强度/触变性/流变性/不均匀性 地基处理：宽基浅埋/减小基底的附加压力/铺设砂垫层/排水固结/复合地基/桩基 4.黄土地基湿陷系数sP276 定义：产生于第四纪历史时期干旱条件下的沉积物。 （主要呈黄色和褐黄色，颗粒组成以粉 粒（0.075-0.005mm）为主，同时含有砂粒和黏粒。 原生黄土：不具层理的风成黄土； 次生黄土：原生黄土经流水冲刷、搬运和重新沉积形成的黄土。 黄土的湿陷：黄土受水浸湿后，在压力（自重或附加应力）作用下由于结构破坏而显著下沉 的现象。 黄土可分为湿陷性黄土和非湿陷性黄土两大类。 （我国湿陷性黄土占黄土的四分之三） 湿陷性黄土又分为非自重湿陷性和自重湿陷性两种。 黄土湿陷性的影响因素 1.黄土的湿陷机理 溶盐假说（黄土中存在大量的易溶盐） ； 欠压密理论（干旱少雨气候下形成的黄土，沉积过程中水分蒸发，土粒间盐类析出，胶体 凝固，形成固化凝聚力，受水浸湿时固化凝聚力消失，形成沉陷） ； 结构学说（特殊的粒状架空结构体系:由集粒和碎屑组成的骨架颗粒相互连接而成，含有 大量架空孔隙） ； 2.黄土湿陷性影响因素 黄土的物质成分； 黄土的物理性质； 外加压力。 （先随压力增加，超过某一数值，反而减小） 湿陷性黄土地基的工程措施 1.地基处理 2.防水措施 3.结构措施 4.施工措施及使用维护 膨胀土地基膨胀率efP284 定义： 土中黏粒成分主要由亲水性矿物组成， 同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩两种变形 特征的黏粒土。 主要特征： 1.强亲水性 伊利石、蒙脱石等强亲水性矿物占主导地位。 2.强裂隙性 膨胀土中多裂隙，分为竖向、斜交和水平三种。其中，竖向裂隙常出露地表，宽度随深度减 小；斜交剪切裂缝越发育，胀缩性越严重。 3.强胀缩性 旱季地表开裂，雨季裂隙闭合 三层以下的民房，建筑物的开裂具有季节性和成群性特点。 膨胀土边坡很不稳定，易发生水平滑坡 处理方法： 1.设计措施 1）建筑上 建筑选地避免大开挖 建筑体型简单 做好排水系统 用蒸发量小的树木绿化 2）结构上 加强建筑物的整体刚度 设置圈梁及水平钢筋 3）基础埋深不应小于 1m 4）地基处理方法 换土垫层 土性改良 深基础 2.施工措施 主要是减少地基中含水量的变化 膨胀土坡地具有多向失水性和不稳定性，应尽量避免在坡坎上建筑。 冻土地基平均冻胀率和平均融沉系数oP287 定义：具有负温或零温度并含有冰的土。分为多年冻土和季节性冻土 多年冻土：持续冻结时间在 2 年或两年以上的土； 季节性冻土：地壳表层冬季冻结而在夏季全部融化的土。 山区地基（主要表现在地基的不均匀和场地的稳定性两方面） 1.土岩组合地基 定义：如遇下列情况之一者，即为土岩组合地基 下卧基岩表面坡度较大的地基； （单向倾斜/相背倾斜/相向倾斜) 石芽密布并有出露的地基； 大块孤石或个别石芽出露的地基 特点：地基变形不均匀； 地基的稳定性问题。 （常伴有边坡存在，给稳定性带来威胁） 处理：加强上部结构刚度； 采用不同的基础形式； 采取适当的处理措施。 处理原则：地基土质部分占比例较大时，改造岩石地基； 地基岩石部分占比例较大时，改造土质地基。 2.填土地基压实系数cP292 1）素填土：由岩块、碎石、砂、粉土及粘性土等组成的填土； 2）杂填土：含有建筑垃圾、工业废料及生活垃圾等杂物的填土。 杂填土又分为建筑垃圾填土/工业废料填土/生活垃圾填土。 3. 岩石地基 特点：承载力高、压缩性低和稳定性强 岩石地基的岩体较岩石的复杂性表现在： 岩体的不连续性； 岩体的非均质性； 岩体的各向异性； 存在天然应力场